DE102006002790A1

DE102006002790A1 - Steuergerät für ein Modul für ein Datenübertragungssystem, insbesondere eine Sicherheitseinrichtung in einem Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102006002790A1
Application number: DE200610002790
Authority: DE
Inventors: Thomas Görnig
Original assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Current assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Priority date: 2006-01-20
Filing date: 2006-01-20
Publication date: 2007-07-26

Abstract

Es wird ein Steuergerät (3) für ein Modul (6) für ein Datenübertragungssystem, insbesondere eine Sicherheitseinrichtung in einem Kraftfahrzeug, vorgestellt, wobei über das Datenübertragungssystem Datensignale (S¶HIGH¶/S¶LOW¶) mit unterschiedlicher Priorität übertragen werden und bei Übertragung je nach Priorität sowohl die Dateninhalte als auch die physikalischen Parameter (DELTAU¶HIGH¶/DELTAU¶LOW¶) der Signalübertragung abweichend sind. DOLLAR A Das Steuergerät weist eine Hauptsteuereinheit (3.2) sowie eine Nebensteuereinheit (3.3) auf, wobei die Nebensteuereinheit (3.3) derart ausgebildet ist, dass diese unabhängig von der Hauptsteuereinheit (3.2) die physikalischen Parameter (DELTAU¶HIGH¶/DELTAU¶LOW¶) der Signalübertragung erkennt und daraus die Priorität der Datensignale ableitet. DOLLAR A Vorzugsweise wird als Nebensteuereinheit eine Netzteilsteuereinheit zur Energieversorgung des Steuergeräts und für Datensignale hoher Priorität ein höherer Spannungspegel zur Signalübertragung als bei Datensignalen niedrigerer Priorität und durch die Netzteilsteuereinheit der Spannungspegel der Signalübertragung detektiert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuergerät für ein Modul für ein Datenübertragungssystem gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Insbesondere auch bei Datenübertragungssystemen in Kraftfahrzeugen ist es beispielsweise aus der DE 19616293 oder DE 198 13 962 bekannt, Datensignale mit unterschiedlicher Priorität auch mit unterschiedlichen physikalischen Parametern der Signalübertragung, insbesondere unterschiedlicher Signalamplitude und/oder Frequenz zu übertragen. Gerade bei Datenbussystemen mit einer Mehrzahl von möglichen Sendern kann dadurch sichergestellt werden, dass jederzeit unabhängig vom sonstigen niederpriorisierten Datenaustausch höher priorisierte Daten übertragen werden können.

Dazu weisen die Module Steuergeräte auf, die diese Wechsel in der Datenübertragung erkennen und die Übernahme der Dateninhalte, bspw. die Abtastung der Signale entsprechend anpassen können. Dazu ist im Steuergerät eine Hauptsteuereinheit in Form eines Microcontrollers vorgesehen, der die Dateninhalte erfasst, auswertet und das nachgeschaltete Modul entsprechend steuert bzw. selbst Signale zurück überträgt. Microcontroller-gesteuerte Steuergeräte neigen leider jedoch dazu, bspw. aufgrund von Soft- oder Hardwarefehlern dazu, in Ausnahmefällen unerwartete Betriebszustände einzunehmen. Besonders kritisch ist, wenn dabei Betriebszustände eingenommen oder Aktionen ausgelöst werden, die sicherheitskritisch sind und die üblicherweise nur beim Vorliegen entsprechend hoch priorisierten Datensignale auftreten können, wie beispielsweise die Auslösung von Sicherheitseinrichtungen in Kraftfahrzeugen, wie Airbags, Gurtstrammer oder dgl..

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, das Steuergerät so weiterzubilden, dass mit einfachen Mitteln ein Fehler des Microcontrollers erkannt und vorzugsweise eine Fehlreaktion vermieden werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sind aus den Unteransprüchen, wobei auch Kombinationen und Weiterbildungen einzelner Merkmale miteinander denkbar sind.

Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, dass bei derartigen Datenübertragungssystemen, bei denen die Priorität der Datensignale nicht nur durch deren logischen Inhalt (data layer), sondern auch durch die physikalischen Parameter der Signalübertragung (physical layer, wie Spannungsamplitude, Frequenz usw.) erkennbar ist, redundant zur Auswertung in der Hauptsteuereinheit die Möglichkeit besteht, mit technisch verhältnismäßig einfachen Mitteln zumindest diese physikalischen Parameter der Signalübertragung zu erfassen. Dazu ist eine Nebensteuereinheit vorgesehen und derart ausgebildet, dass diese unabhängig von der Hauptsteuereinheit die physikalischen Parameter der Signalübertragung erkennt und daraus die Priorität der Datensignale ableitet. Dabei kann bevorzugt auf bereits im Steuergerät vorhandene Nebensteuereinheiten zurückgegriffen werden, wie beispielsweise eine Netzteilsteuereinheit oder Microcontroller-Überwachungsschaltung (Watchdog).

Die Nebensteuereinheit überwacht die Funktionsweise der Hauptsteuereinheit und/oder des angeschlossenen Moduls darauf hin, ob die Betriebsweise der Priorität der Datensignale entspricht und/oder erzeugt unabhängig von der Hauptsteuereinheit aber in Abhängigkeit von der Priorität der Datensignale ein Steuersignal für die Steuerung des angeschlossenen Moduls

Als Nebensteuereinheit wird beispielsweise eine Netzteilsteuereinheit verwendet. Die Netzteilsteuereinheit weist in der Regel Mittel zur Spannungsüberwachung auf, die in der Regel geeignet sind, um damit in einfacher Weise auch insbesondere die Spannungsamplitude des übertragenen Signals zu erfassen. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Netzteilsteuereinheit die zur Versorgung des Moduls erforderliche Energie aus dem Datenübertragungssystem entnimmt. Die Spannungspegelüberwachung ist dann für die Netzteilfunktion bereits erforderlich, um bspw. Autarkiefälle zu erkennen und kann daher bevorzugt auch genutzt werden, um dabei die physikalischen Parameter der Datenübertragung auf dem Datenübertragungssystem zu überwachen und daraus die Priorität anzuleiten

Bevorzugt findet diese Erfindung Anwendung in einem Steuergerät für ein Sicherheitssystem für ein Kraftfahrzeug, wobei das zu steuernde Modul eine Sicherheitseinrichtung ist und eine Auslösung der Sicherheitseinrichtung nur möglich ist, wenn zumindest die Hauptsteuereinheit sowie die Nebensteuereinheit unabhängig voneinander ein Signal hoher Priorität detektieren. Die Nebensteuereinheit gibt also bei Erkennen einer hohen Priorität in der Signalübertragung die Auslösung frei, welche dann entsprechend der Dateninhalte durch die Hauptsteuereinheit erfolgt.

Fällt der Microcontroller aber in einen unkontrollierten Zustand und erkennt einen vermeintlichen Auslösebefehl, obwohl auf dem Datenübertragungssystem kein entsprechendes Signal anliegt, so wird durch die Nebensteuereinheit aufgrund des fehlenden physikalischen Parameters der Signalübertragung dies erkannt und eine Auslösung unterbunden. Das Steuergerät wird also mit verhältnismäßig einfachen Mitteln gegen Einfachfehler geschützt.

Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles unter Zuhilfenahme der 1 bis 2 näher erläutert. Im Folgenden können für funktional gleiche und/oder gleiche Elemente mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet sein. Es zeigen
1: Steuergerät eines Insassenschutzsystems in einem Kraftfahrzeug als Anwendungsbeispiel.
2: Details der Ausgestaltung des Steuergeräts
1 zeigt als Anwendungsbeispiel ein Kraftfahrzeug mit ein Airbagsteuergerät, bei diesem ein Zentralsteuergerät 4 mit einem (von vielen weiteren nicht gezeigten) Assistenzsensoren 2.1, sowie einem (von vielen weiteren nicht gezeigten) Aktuator 3.1 mittels elektrischen Verbindungsleitungen 2.1.1, 3.1.1 verbunden sind.
Bei dem Aktuator 3.1 handelt es sich vorzugsweise um einen intelligenten Aktuator, wie dieser aus zahlreichen BUS-Applikationen bekannt ist, d.h. einem Aktuator mit eigenständiger Entscheidungslogik hinsichtlich der Aktivierung der ktuatoren in Abhängigkeit von den Signalen der Assistenzsensoren 2.1.
Da zukünftig verstärkt darauf geachtet wird, dass zum Schutz vor Einfachfehlern eine Zweikanaligkeit gefordert wird, wird erfindungsgemäß ein intelligentes Steuergerät, bspw, in einem solchen Aktuator vorgeschlagen, wie dieser aus 2 ersichtlich ist.
Um auch auf der Empfangsseite im Steuergerät (bspw. im Aktuator 3.1) die geforderte Zweikanaligkeit zu erfüllen, wird hierzu wie gezeigt vorgeschlagen, dass das Datenprotokoll, von zwei unabhängigen Einheiten 3.5, 3.6 ausgewertet wird.
Die besondere Eigenheit hierbei ist, dass einer der beiden Einheiten 3.5, 3.6, vorzugsweise die Hauptsteuereinheit 3.6, dass Datenprotokoll zumindest auch anhand des „Inhalts" auswertet, d.h. die digitalen Daten aus dem Signal decodiert, und zusätzlich die andere der beiden Einheiten 3.5, 3.6, vorzugsweise die Nebensteuereinheit 3.5, dass unabhängig von der Hauptsteuereinheit 3.6 das Signal anhand der physikalischen Parameter, hier bspw. der Spannungsamplitude auswertet.
Somit kann sichergestellt werden, dass bei einem Übertragungsprotokoll gemäß der Schrift DE 198 13 962

– Zündinformation → hohe Dringlichkeit → hoher Signalpegel & hohe Bitrate
– Diagnoseinformation → niedrige Dringlichkeit → niedriger Signalpegel & niedrige Bitrate

3.1

6

Es wird also bevorzugt für Datensignale hoher Priorität zumindest ein höherer Spannungspegel zur Signalübertragung verwendet als bei Datensignalen niedrigerer Priorität und diese Spannungspegel durch die Nebensteuereinheit detektiert. Selbstverständlich sind auch andere physikalische Parameter, wie Stromamplitude oder Frequenz grundsätzlich geeignet, um durch diese eine Änderung der Priorität anzuzeigen und dennoch aufgelagert darauf digitale Daten zu übertragen.
Die Aktuatorik (6), welche in der Figur als High-Side-Schalter (6.1) & Low-Side-Schalter (6.2) für eine Zündpille (6.3) dargestellt ist, kann auch direkter Bestandteil des Aktuators (3.1) sein.
Anstelle der Schalter (6.1, 6.2) für eine Zündpille kann die Aktuatorik (6) auch eine elektromagnetische Steuervorrichtung (z.B. Magnete/Magnetventile/Hubmagnete) beinhalten, wie diese bevorzugt bei Fußgängerschutzeinrichtungen, beispielsweise zum entriegeln & hochstellen der Motorhaube, zum Einsatz gelangen.
Als weitere Alternative für die Ausgestaltung der Aktuatorik (6) sind auch Motoren, bzw. deren Ansteuerung, für reversible Systeme denkbar.
Eine Auslösung der Sicherheitseinrichtung (6.3) ist dabei vorzugsweise nur möglich, wenn zumindest die Hauptsteuereinheit (3.2) sowie die Nebensteuereinheit (3.3) unabhängig voneinander ein Signal hoher Priorität detektieren.
Besonders bevorzugt wird als Nebensteuereinheit 3.5 eine Netzteilsteuereinheit verwendet, die in der Regel in modernen Steuergeräten eh vorgesehen und mit einer einfachen Signalauswertelogik, teilweise sogar einem eigenen Mikroprozessor ausgestattet ist und somit die hardwaremäßigen Voraussetzungen für eine Überwachung der physikalischen Parameter des Datensignals und eine entsprechende Signalisierung an die Hauptsteuereinheit 3.6 aufweist.
Besonders bevorzugt ist die Verwendung der Netzteilsteuereinheit 3.5, wenn diese die zur Versorgung des Moduls erforderliche Energie aus dem Datenübertragungssystem entnimmt und dabei eh für diese Energieversorgungsfunktion bereits die physikalischen Parameter der Datenübertragung auf dem Datenübertragungssystem überwacht.

Claims

Steuergerät (3) für ein Modul (6) für ein Datenübertragungssystem, insbesondere eine Sicherheitseinrichtung in einem Kraftfahrzeug, wobei über das Datenübertragungssystem Datensignale (S_HIGH/S_LOW) mit unterschiedlicher Priorität übertragen werden und bei Übertragung je nach Priorität sowohl die Dateninhalte als auch die physikalischen Parameter (ΔU_HIGH/ΔU_LOW) der Signalübertragung abweichend sind, das Steuergerät eine Hauptsteuereinheit (3.2) sowie eine diese Nebensteuereinheit (3.3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Nebensteuereinheit (3.3) derart ausgebildet ist, dass diese unabhängig von der Hauptsteuereinheit (3.2) die physikalischen Parameter (ΔU_HIGH/ΔU_LOW) der Signalübertragung erkennt und daraus die Priorität der Datensignale ableitet.
Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nebensteuereinheit (3.3) die Funktionsweise der Hauptsteuereinheit (3.2) und/oder des angeschlossenen Moduls (6) darauf hin überwacht, ob die Betriebsweise der Priorität der Datensignale entspricht.
Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nebensteuereinheit (3.3) unabhängig von der Hauptsteuereinheit (3.2), aber in Abhängigkeit von der Priorität der Datensignale ein Steuersignal für die Steuerung des angeschlossenen Moduls (6) erzeugt.
Steuergerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Nebensteuereinheit eine Netzteilsteuereinheit verwendet wird.
Steuergerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Netzteilsteuereinheit die zur Versorgung des Moduls erforderliche Energie aus dem Datenübertragungssystem entnimmt und dabei die physikalischen Parameter der Datenübertragung auf dem Datenübertragungssystem überwacht.
Steuergerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für Datensignale hoher Priorität ein höherer Spannungspegel zur Signalübertragung verwendet wird als bei Datensignalen niedrigerer Priorität und die Netzteilsteuereinheit den Spannungspegel der Signalübertragung detektiert.
Steuergerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Datenübertragungssystem für ein Sicherheitssystem für ein Kraftfahrzeug vorgesehen und das zu steuernde Modul eine Sicherheitseinrichtung ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auslösung der Sicherheitseinrichtung (6.3) nur möglich ist, wenn zumindest die Hauptsteuereinheit (3.2) sowie die Nebensteuereinheit (3.3) unabhängig voneinander ein Signal hoher Priorität detektieren.